Java并发编程学习路线(建议收藏🔥)

沉默王二2022年3月15日
大约 11 分钟

众所周知,Java 并发是 Java 程序员必须懂但又很难懂的一块知识点。一般来说,很少有人敢说自己精通 Java 并发的,一是容易被面试官吊打,二是并发编程涉及到操作系统、内存、CPU 等计算机专业比较核心的内容,比较考验一个程序员的内功。

今天这篇文章就来给大家盘点一下 Java 并发到底该如何从入门到精通,请及时用鸡毛掸子把收藏夹里的灰清理一下。在阅读过程中,如果有所帮助,麻烦点赞/收藏和转发,算是对我码字的这份坚持的亿点点鼓励。

一、为什么要学 Java 并发?

有句话不知道当讲不当讲,先讲了再说,就是“如果你只想 CURD,那么 Java 并发不学也罢!”但其实呢,大家都已经被教育的很有涵养了,工作中拧不拧螺丝不重要,重要的是面试一定要会造火箭,不然面试的机会都很难捞得到。

那作为 Java 体系中非常重要的一环,Java 并发自然是必须要掌握的,最起码也得会起个多线程吧?哈哈哈。高级点的,像平常开发中用到的 Tomcat 服务器、消息中间件、RPC 框架等等,它们的底层都涉及到了并发编程。

当然了,Java 并发涉及到东西实在是不少,包括操作系统的知识,Java 虚拟机的一些知识,Java 线程模型的知识,多线程相关的关键字,比如说 synchronized、volatile 等,还有锁的知识、JDK 提供的工具类等等,学起来还是非常容易令人头大的。

因此,我们需要一些高效的学习路线图,以及一些优质的学习资源,从而减少我们学习Java 并发编程所投入的时间和精力。

二、Java 并发学习路线图

这是我最近整理的一张关于 Java 并发编程的思维导图,大的方向可以分为三个部分:线程基础、理论基础、工具类 JUC。

线程基础部分包括:

  • 线程的创建方式
  • 线程的状态切换
  • 线程的基本操作
  • 线程组和线程优先级

理论基础包括:

  • 进程和线程的区别
  • 多线程解决了什么问题,又带来了什么问题?
  • 如何解决并发问题?包括 Java 内存模型,以及两个常见的关键字 volatile 和 synchronized

工具类 JUC 包括:

  • 锁 Lock 系的 AQS、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、Condition、LockSupport
  • 并发容器系的 ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、CopyOnWriteArrayList、ThreadLocal、BlockingQueue
  • 线程池系的 ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor
  • 原子系的 AtomicInteger、AtomicIntegerArray、AtomicReference 等等
  • 通信工具系的倒计时器 CountDownLatch、循环栅栏 CyclicBarrier、资源访问控制 Semaphore、数据交换 Exchanger、移相器Phaser
  • Fork/Join框架

最后再来个经典的生产者消费者模式进行实践,整个 Java 并发体系就学得非常扎实了!

三、硬核 Java 并发学习资料

1)Java 程序员进阶之路

学 Java,当然要找 Java 程序员进阶之路,网址我贴下面了哈:

https://tobebetterjavaer.com/home.html#java并发编程open in new window

进去直接找 Java 核心里面的 Java 并发编程就对了。我按照前面的思维导图整理了 27 篇文章,全部都是硬核级别的,跟着学就对了。

2)视频

懂的都懂,看视频到 B 站。黑马的《Java并发编程》评价还不错,300 多个小节,我觉得讲的比较好的有三部分:synchronized优化原理、AQS和线程池。

视频地址:https://www.bilibili.com/video/BV16J411h7Rdopen in new window

3)书籍

纸质书只推荐一本《Java 并发编程实战open in new window》,豆瓣评分 9.0。不过这本书确实有点老了,基本上是按照 Java 6 来讲解的,希望出版社能早点出 2.0 版。

《Java 并发编程实战》这本书从总体上来看,分两条主线:

  • 介绍 Java 并发包的重要组件和原理
  • 如何利用这些组件来保证线程安全

到底该如何获得线程安全呢?背会并理解下面这段话:

Writing thread-safe code is, at its core, about managing access to state, and in particular to shared, mutable state.

如果发现不是很好懂,想从国内作者下手的话,可以尝试一下《Java并发编程的艺术open in new window》和《图解Java并发编程open in new window》这两本书,虽然豆瓣上评分一般,但对于构建 Java 并发的知识体系还是有很大帮助的。

之后,再去啃《Java 并发编程实战》就会发现没有以前那么费劲了,这本书之所以被誉为 Java 并发编程的圣经,确实可以看得出作者在并发编程方面有着丰富的经验。

4)开源电子书

推荐 RedSpider社区的深入浅出 Java 多线程open in new window,比Java 并发编程实战更通俗易懂一些,因为里面穿插了很多精美的手绘图。

GitHub地址:https://github.com/RedSpider1/concurrentopen in new window

考虑到有些小伙伴可能需要 PDF 版本open in new window,我花了一周的时间整理了一份,需要的小伙伴请扫描下方的二维码关注作者的原创公众号「沉默王二」回复关键字「并发」就可以拉取到了。

扫码关注后回复「并发」关键字

再推荐一份 GitHub 上星标 3.6k+ 的 Java 并发知识点总结:

https://github.com/CL0610/Java-concurrencyopen in new window

仓库里有一句话我非常喜欢,也分享给各位小伙伴:

努力的意义,就是,在以后的日子里,放眼望去全是自己喜欢的人和事!

5)付费专栏

王宝令老师在极客时间上开了一门《Java 并发编程实战》的付费专栏,质量还是挺高的,喜欢的小伙伴可以戳链接open in new window去购买。

四、优质八股文

这里给大家推荐两份 Java 并发编程方面的八股文,一份来自三分恶open in new window,一份来自小牛,先截图给大家看一下 Java 并发方面都有哪些高频的面试题。

为了方便大家的阅读和背诵,我已经将其整理到了二哥的小破站《Java 程序员进阶之路》上,面渣逆袭 Java 并发篇:

https://tobebetterjavaer.com/sidebar/sanfene/javathread.htmlopen in new window

Java 并发编程八股文(背诵版):

https://tobebetterjavaer.com/baguwen/java-thread.htmlopen in new window

这两份八股文的质量都非常高,来看一下AQS了解多少小节下的内容,图文并茂,非常容易消化和吸收。

诚实点说,如果能把这两份八股文背会的话,简历上就真的敢写“精通”Java 并发了。

五、Java 并发学习心得

Java 提供的并发组件,大致可以分为两类:

  • 从预防阶段下手,防止错误发生,比如说 synchronized 关键字
  • 一旦发生错误能及时重试,比如说 CAS

对于线程数量比较多的并发场景,采用预防的措施会比较合理,这样大部分线程就不会因为小概率时间的 CAS 重试浪费掉大量的 CPU 周期;在线程数量小的时候,CAS 的意义就比较大,因为预防措施带来的线程切换要比 CAS 等待的开销更大。

想要学好 Java 并发编程,就必须得对下图中提到的基础概念进行充分的理解。

在我看来,并发编程主要是用来解决这两个痛点的:

  • 多个线程对同一变量造成的不一致问题;
  • 为提高性能,计算机的很多执行单元都配备了缓存,那势必会影响并发编程的数据一致性。

需要提醒一点的是,多线程并发虽然是用来解决性能问题的,但并不意味着所有情况下都需要开启多线程,有时候反而会适得其反,那如果不是特别要求,尽量不要过早开启多线程。

并发编程是 Java 体系当中相对难掌握的一块知识点,比较考验一名程序员的内功,其实并发编程最早的应用领域就是操作系统的实现。

如果你已经有一定的编程经验,建议先学一下《计算机组成原理》,对操作系统、内存、CPU 先进行一些大致的了解,然后再来学习 Java 并发编程,可能就会感觉舒服多了!

结合我多年的工作经验来看,并发编程可以抽象成三个核心问题:分工、同步和互斥

1)分工

分工指的是如何高效地拆解任务并分配给线程,像并发编程领域的一些设计模式,比如说生产者与消费者就是用来进行分工的。

2)同步

同步指的是线程之间如何协作,一个线程执行完了一个任务,要通知另外一个线程开工。还拿生产者-消费者模型来说吧,当队列满的时候,生产者线程等待,当队列不满的时候,生产者线程需要被唤醒重新执行;当队列空的时候,消费者线程开始等待,不空的时候,消费者线程被重新唤醒。

3)互斥

互斥指的是保证同一时刻只有一个线程访问共享资源,是解决线程安全问题的杀手锏。

当多个线程同时访问一个共享变量的时候,很容易出现“线程安全”问题,因为结果可能是不确定的——导致出现这个问题的根源就是可见性、有序性和原子性——为了解决它们,Java 引入了内存模型的概念,可以在一定程度上缓解“线程安全”的问题,但要想完全解决“线程安全”问题,还得靠互斥。

互斥的核心技术就是锁,比如说 synchronized,还有各种 Lock。

锁可以解决线程安全的问题,但同时也就意味着程序的性能要受到影响。

因此,Java 提供了针对不同场景下的锁,比如说读写锁 ReadWriteLock,可以解决多线程同时读,但只有一个线程能写的问题;但 ReadWriteLock 也有自己的问题,就是如果有线程正在读,写线程需要等待度线程释放锁后才能获得写锁,也就是读的过程中不允许写,属于一种悲观的读锁。

为了进一步提升并发执行的效率,Java 8 引入了一个新的读写锁 StampedLock,与ReadWriteLock 相比,StampedLock的优势在于读的过程中也允许获取写锁后写入,但带来的问题就是可能读的数据不一致,需要一点额外的代码来判断读的过程中是否有写入,本质上是一种乐观的锁。

乐观锁的意思就是估计读的过程中大概率不会有写入,而悲观锁则是读的过程中拒绝有写入,两者的区别就在于性能上会有差异,乐观锁需要针对小概率事件进行多一步的检测,但性能也会有所提升;悲观锁更能保证“线程安全性”。

听我这么一说,是不是一下子就清晰多了!

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给大家截图展示一下里面都有哪些优质的 PDF:

Java 并发编程虽然难学,会涉及到操作系统、CPU、内存等偏基础方面的内容,但如果你能坚持学下去,内功自然而然就提升了一大截


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